DE4119731A1 - VALVE ARRANGEMENT FOR A HERMETICALLY SEALED COMPRESSOR, ESPECIALLY A COOLING COMPRESSOR - Google Patents
VALVE ARRANGEMENT FOR A HERMETICALLY SEALED COMPRESSOR, ESPECIALLY A COOLING COMPRESSORInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für einen hermetisch dichten Kompressor, insbesondere einen Kühlkompressor, mit einer mit wenigstens einem Paar von Gasdurchtrittsöffnungen versehenen, auf einem Zylinder mit einem in diesem angebrachten Zylinder sitzenden Ventilplatte, wobei jeder Gasdurchtrittsöffnung ein Zungenventil zugeordnet ist, das ein flexibles Blattelement mit einem auf der Ventilplatte befestigbaren Grundab schnitt und einem Dichtabschnitt aufweist, der zwischen einer Schließstellung, in der er auf dem Auslaßende einer Gasöffnung sitzt, und einer Offenstellung im Abstand von diesem Auslaßende bewegbar ist, wobei die Bewegung des Dichtabschnittes aufgrund der elastischen Verformung des Blattelementes durch die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Zylinders und der Außen seite der Ventilplatte verursacht wird.The invention relates to a valve arrangement for a hermetic tight compressor, especially a refrigeration compressor, with a at least one pair of gas passage openings provided on one Cylinder with a valve plate seated in this cylinder, wherein each gas passage opening is assigned a reed valve, the one flexible leaf element with a base that can be attached to the valve plate cut and has a sealing section which between a closed position, in which he sits on the outlet end of a gas opening, and an open position is movable at a distance from this outlet end, the movement of the Sealing section due to the elastic deformation of the leaf element by the pressure difference between the inside of the cylinder and the outside side of the valve plate.
Solche Ventile bzw. Ventilanordnungen werden im allgemeinen bei hermetisch dichten Kühlkompressoren und insbesondere bei Ansaug- und Auslaßventilen in solchen relativ kleinen Kompressoren eingesetzt, die meist in Haushalts-Kühl geräten Verwendung finden.Such valves or valve arrangements are generally hermetic sealed refrigeration compressors and especially in intake and exhaust valves such relatively small compressors are used, mostly in household refrigeration find use.
Bei hermetisch dichten Kolbenkompressoren mit kleinem Fördervolumen (geringer Zylinderkapazität) beeinflussen sowohl Ansaug- wie Auslaßventile die Kompressorleistung in starkem Maße.For hermetically sealed piston compressors with a small delivery volume (low cylinder capacity) affect both intake and exhaust valves Compressor performance to a great extent.
Die das Ventilsystem als Ganzes bildende Anordnung der Ventilplatte und des Ventilblattes beeinflußt direkt den energetischen und den Massen-Wirkungsgrad des Kompressors.The arrangement of the valve plate and the valve system as a whole Valve leaf directly affects the energy and mass efficiency of the compressor.
Die Energieverluste gehen im wesentlichen auf den Widerstand des Ventils gegen eine rasche Öffnung und auf die Strömungsverluste während des Gasein- bzw. Auslasses zurück. Solche Verluste hängen direkt von der Geschwindigkeit und vom Reaktionsvermögen des Ventilblattes beim Übergang in die Ventil-Offenstellung ab.The energy losses are mainly due to the resistance of the valve against rapid opening and the flow losses during gas or outlet back. Such losses depend directly on the speed and of the reactivity of the valve leaf during the transition to Open valve position.
Die wesentlichen Einflußfaktoren für das Auftreten dieser - hauptsächlich durch die verzögerte Öffnung der Ventile verursachten - Verluste sind:The main influencing factors for the occurrence of these - mainly Losses caused by the delayed opening of the valves are:
- - unzulängliche Form bzw. Geometrie der Gasdurchtrittsöffnung und/oder des Ventilsitzes, wodurch die Ausbildung einer maximal wirksamen Kraft einwirkung für die Anfangsöffnung des Ventilblattes verhindert wird;- Inadequate shape or geometry of the gas passage opening and / or the Valve seat, which ensures the formation of a maximum effective force action for the initial opening of the valve sheet is prevented;
- - Massenträgheit des Ventilblattes, verursacht durch zu großes Gewicht (Masse) und/oder unzulängliche Geometrie, sowie- Inertia of the valve leaf caused by excessive weight (Mass) and / or inadequate geometry, as well
- - die Haftung des Ventilblattes an der Ventilplatte infolge des Vorhandenseins von viskosem Schmieröl.- The adhesion of the valve sheet to the valve plate due to the presence of viscous lubricating oil.
Wenn diese Faktoren am Ansaugventil auftreten, üben sie einen starken Ein fluß auf den volumetrischen Wirkungsgrad des Kompressors aus. Ihr Auftreten am Auslaßventil führt im wesentlichen zu energetischen Verlusten, d. h. zu Überdruckverluste beim Öffnen des Ventilblattes.When these factors occur on the intake valve, they practice a strong on flow on the volumetric efficiency of the compressor. Your appearance at the outlet valve essentially leads to energy losses, d. H. to Overpressure losses when opening the valve leaf.
Die bis heute üblicherweise benutzten und/oder vorgeschlagenen Kon struktionen von Ventilsystemen entsprechen denen, die in den US-PSen 46 42 037 und 45 80 604 beschrieben sind.The cones commonly used and / or proposed to date Structures of valve systems correspond to those in the U.S. Patents 46 42 037 and 45 80 604 are described.
Bei diesen vorbekannten Lösungen geht es aber lediglich darum, die Öffnungs verzögerung des Ventilblattes durch Verringerung der durch die Viskosität des Schmieröls verursachten Haftung (Klebung) zu minimieren. These previously known solutions are all about opening Delay of the valve leaf by reducing the viscosity of the Lubricating oil to minimize adhesion (adhesion).
Ein anderes Problem von grundlegender Bedeutung ist jedoch bisher noch immer ungelöst, nämlich die Minimierung des Trägheitseffekts des Ventil blattes, insbesondere im Anfangsbereich der Ventilöffnung.Another fundamental problem, however, remains so far always unsolved, namely minimizing the inertia effect of the valve leaf, especially in the initial area of the valve opening.
Die Absenkung des Gewichtes (der Masse) des Ventilblattes und damit seiner Massenträgheit wird, bei Berücksichtigung derzeit verfügbarer Werkstoffe, am wirkungsvollsten durch eine Verkleinerung seiner Dicke erreicht. Dies kann jedoch zu einer äußerst starken Beanspruchung des Ventilblattes führen, haupt sächlich im Bereich über der Öffnung. Im Ergebnis würde es notwendig werden, den Durchmesser der verschlossenen Öffnung zu verkleinern, was aber wiederum die wirksame Krafteinwirk- und Strömungsfläche und entsprechend die Kompressorleistung verringern würde.Lowering the weight (mass) of the valve sheet and thus its Mass inertia is, taking into account currently available materials, on most effective achieved by reducing its thickness. This can however, lead to extremely high stress on the valve sheet, at all mainly in the area above the opening. As a result, it would become necessary to reduce the diameter of the closed opening, but what again the effective force and flow area and accordingly would reduce compressor performance.
Diese Überlegungen gelten sowohl für das Ansaug-, wie auch für das Auslaß ventil, obgleich beide Ventilarten unter ziemlich unterschiedlichen Bedingungen arbeiten.These considerations apply to both the intake and the outlet valve, although both types of valve under rather different conditions work.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilanordnung für Ansaug- wie Auslaß ventile vorzuschlagen, die den energetischen und volumetrischen Wirkungsgrad des Kompressors steigert, ohne eine Verkleinerung des wünschenswerten Durch messers der Gasdurchtrittsöffnung und der Dicke des Ventilblattes zu erfordern.The object of the invention is to provide a valve arrangement for intake and outlet propose valves that the energetic and volumetric efficiency of the compressor increases without reducing the desirable through knife of the gas passage opening and the thickness of the valve sheet require.
Erfindungsgemäß wird dieses bei einer Ventilanordnung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß zwischen dem jeweiligen Blattelement und der Ventilplatte Vorspannmittel vorgesehen sind, die den Dichtabschnitt des Blatt elementes dauernd zu einer Öffnungsstellung hin vorspannen, die einer Teilöff nung des betreffenden Ventils entspricht. Dabei sind die Vorspannmittel so aus gelegt, daß sie den Dichtabschnitt des Blattelementes unverzüglich in die Teil öffnungsstellung des Ventils überführen, wenn ein Druckgleichgewicht zwischen dem Inneren des Zylinders und der Außenseite der Ventilplatte im Bereich der jeweiligen Gasdurchtrittsöffnung erreicht ist; ferner wird der Dichtabschnitt des Blattelementes in eine maximale Offenstellung des Ventils verbracht, sobald der einlaßseitige Gasdruck am Ventil den auslaßseitigen Gasdruck über schreitet, und er wird in die Schließstellung überführt und dort gegen die Wirkung der Vorspannmittel gehalten, sobald der auslaßseitige Gasdruck am Ventil den einlaßseitigen Gasdruck übersteigt.According to the invention, this is the case with a valve arrangement of the type mentioned Art achieved in that between the respective leaf element and the Valve plate biasing means are provided covering the sealing portion of the sheet continuously bias the element towards an opening position that a partial opening the corresponding valve. The pretensioning means are so placed that the sealing portion of the sheet member immediately into the part Move the valve to the open position if there is a pressure equilibrium between the inside of the cylinder and the outside of the valve plate in the area of the respective gas passage opening is reached; furthermore the sealing section the leaf element is brought into a maximum open position of the valve, as soon as the inlet-side gas pressure at the valve exceeds the outlet-side gas pressure strides, and he is brought into the closed position and there against the Effect of the biasing means kept as soon as the gas pressure on the outlet side Valve exceeds the gas pressure on the inlet side.
Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung wird durch die Vorspannmittel der Dichtabschnitt des jeweiligen Ventilblattelementes in dessen Öffnungsrichtung gedrückt und zwar schon zu Beginn seiner Bewegung in Richtung auf die Ventil-Öffnungsstellung hin, was die Haft- und Trägheitswirkungen des Ventil blattes während dessen anfänglicher Öffnungsbewegungen herabsetzt.In the valve arrangement according to the invention, the Sealing section of the respective valve sheet element in its opening direction pressed at the very beginning of its movement towards the Valve opening position down what the sticking and inertial effects of the valve leaf during its initial opening movements.
Die konstruktive Ausbildung nach der Erfindung ermöglicht nicht nur eine deutliche Verringerung der Öffnungsverzögerung aufgrund des Ölflusses im Bereich des Ventilsitzes, sondern auch und in der Hauptsache der Verzögerung aufgrund der Massenträgheit des Blattelementes, da dieses der Vorspann wirkung von Mitteln ausgesetzt ist, deren Masse nicht durch das durch die Öffnungen der Ventilplatte strönnende Gas bewegt bzw. lageverändert wird.The constructive training according to the invention not only allows one significant reduction in the opening delay due to the oil flow in the Area of the valve seat, but also and in the main the delay due to the inertia of the leaf element, since this is the leader is exposed to the effects of agents, the mass of which is not affected by the Openings of the valve plate flowing gas is moved or changed in position.
Die Erfindung gestattet eine zusätzliche Beschleunigung des Dichtabschnittes des Blattelementes und demzufolge eine Verringerung des Drehwinkels der Kurbelwelle, der für eine volle Öffnung des Ventils notwendig ist.The invention allows an additional acceleration of the sealing section of the leaf element and consequently a reduction in the angle of rotation Crankshaft, which is necessary for a full opening of the valve.
Bevorzugt sind die Vorspannmittel auf einen Bereich des Blattelementes wirksam, der von der jeweils zugeordneten Gasdurchtrittsöffnung der Ventil platte versetzt liegt. Vorteilhafterweise wirken dabei die Vorspannmittel auf einen mittleren Bereich des Blattelementes ein.The biasing means are preferred on a region of the sheet element effective of the respective associated gas passage opening of the valve plate is offset. The pretensioning means advantageously act on this a middle area of the leaf element.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Vorspannmittel in einer Vertiefung der Ventilplatte untergebracht und befestigt und mit einem End bereich versehen, der bei Druckgleichgewicht zwischen der Einlaß- und Auslaß seite des Ventils von der Vertiefung nach oben vorsteht, um dadurch das zuge ordnete Ventilblatt in die Teil-Öffnungsstellung des Ventils zu drücken, wohin gegen beim Schließen des Ventils dieser Endbereich vollständig in der Aus nehmung bzw. Aussparung aufgenommen bzw. versenkt ist.In an advantageous development of the invention, the biasing means are in one Well of the valve plate housed and fastened and with one end area provided in the case of pressure equilibrium between the inlet and outlet side of the valve protrudes from the recess upwards, thereby the drawn ordered valve sheet to push the valve into the partial open position wherever against when closing the valve this end area completely in the off Acceptance or recess is received or sunk.
Zweckmäßigerweise liegt der Rand der Ausnehmung mit der Befestigungsfläche des Grundabschnittes des Blattelementes und dem Auslaßende der jeweiligen Gasöffnung in einer Ebene, wobei beim Schließen des Ventils die Vor spannmittel wiederum vollständig in der Ausnehmung versenkt sind.The edge of the recess expediently lies with the fastening surface the base portion of the sheet member and the outlet end of each Gas opening in one level, the front when closing the valve clamping devices are in turn completely sunk in the recess.
Die Vorspannmittel können als Feder ausgebildet und, in einer Aufnahme auf der Ventilplattenseite, an der das Ventil befestigt ist, angebracht sein.The biasing means can be designed as a spring and on in a receptacle the valve plate side to which the valve is attached.
Besonders bevorzugt werden die Vorspannmittel jedoch als federndes Element ausgebildet, das zwischen dem Blattelement und der Ventilplatte zwischen geschaltet ist. Ganz besonders bevorzugt wird das Federelement als Federstahl-Blatt mit einem gebogenen Endabschnitt ausgebildet, der aus der jeweiligen Vertiefung vorsteht, wenn ein Druckgleichgewicht zwischen dem Einlaßbereich und dem Auslaßbereich des Ventils vorliegt.However, the biasing means are particularly preferred as a resilient element formed between the sheet member and the valve plate between is switched. The spring element is very particularly preferred as Spring steel sheet formed with a curved end portion that comes from the respective recess protrudes when there is a pressure equilibrium between the Inlet area and the outlet area of the valve is present.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Dichtabschnitt des Blatt elementes von der Einwirkung der Vorspannkräfte freizuhalten, wenn der Dicht abschnitt zwischen der Teil-Öffnungsstellung und der maximalen Offenstellung des Ventils bewegt wird.Furthermore, it has proven advantageous to use the sealing section of the sheet to keep the element free from the action of the preload forces when the seal Section between the partial open position and the maximum open position of the valve is moved.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung im Prinzip beispiels halber noch näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the drawing in principle, for example for the sake of clarification. Show it:
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch die Baugruppe Zylinderblock, Zylinder und Kolben bei einem hermetisch dichten Kolbenkompressor längs Linie I-I aus Fig. 2 mit einer erfindungsgemäßen Ventilausbildung; Fig. 1 is a partial longitudinal section through the assembly cylinder block, cylinder and piston in a hermetic piston compressor taken along the line II of Figure 2 with an inventive valve configuration.
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Rückseite der Ventilplatte längs Linie II-II in Fig. 1, wobei Ansaug- und Auslaßventil entfernt sind; Fig. 2 is a plan view of the rear of the valve plate along line II-II in Fig. 1, with the suction and exhaust valves removed;
Fig. 3 einen Schnitt durch die Ventilplatte nach Fig. 2 längs Linie III-III in Fig. 2; . Fig. 3 is a section through the valve plate of Figure 2 taken along line III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine als Vorspannmittel einsetzbare Feder; Figure 4 is a plan view of an insertable as a biasing means spring.
Fig. 5 eine Seitenansicht der Feder aus Fig. 4; Fig. 5 is a side view of the spring of Fig. 4;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Zylinderblock mit Ventilplatte, ähnlich der aus Fig. 1, jedoch längs Linie VI-VI in Fig. 2, wobei die Ventilplatte ein Ansaugventil trägt, das in einer Teil-Öffnungsstellung (Vollinien) und in seiner maximalen Offenstellung (gestrichelte Linien) gezeigt ist; Fig. 6 is a longitudinal section through a cylinder block with a valve plate, similar to that of Fig. 1, but along line VI-VI in Fig. 2, the valve plate carrying an intake valve, which is in a partially open position (solid lines) and in its maximum open position (dashed lines) is shown;
Fig. 7 eine Draufsicht auf das dargestellte Ansaugventil aus Fig. 6; FIG. 7 is a top view of the suction valve shown in FIG. 6;
Fig. 8 einen Querschnitt durch die Ventilplatte längs Linie VIII-VIII in Fig. 9 sowie das Auslaßventil in einer Teil-Öffnungsstellung (Vollinien) und in seiner maximalen Offenstellung (gestrichelte Linien), und Fig. 8 shows a cross section through the valve plate along line VIII-VIII in Fig. 9 and the exhaust valve in a partially open position (solid lines) and in its maximum open position (dashed lines), and
Fig. 9 eine Vorderansicht der Anordnung aus Fig. 8. FIG. 9 shows a front view of the arrangement from FIG. 8.
In Fig. 1 ist ein Kolbenkompressor mit einem Zylinderblock 10 innerhalb eines hermetisch dichten Gehäuses (nicht gezeigt) dargestellt, der eine zylindrische Bohrung aufweist, die nachfolgend als "Zylinder C" bezeichnet ist und in der ein Kolben 20 läuft.In Fig. 1, a piston compressor is shown with a cylinder block 10 within a hermetically sealed housing (not shown), which has a cylindrical bore, hereinafter referred to as "cylinder C" and in which a piston 20 runs.
Der Zylinderblock 10 weist eine Endfläche auf, in die die Öffnung des Zylinders C mündet und an der über Dichtungen 11 eine Ventilplatte 30 und ein Zylinderkopf 50 befestigt sind, der zusammen mit der Ventilplatte 30 zwei innere Kammern ausbildet, die eine Ansaugkammer 50a und eine Auslaß kammer 50b festlegen. Die Ventilplatte 30 weist eine Vorderfläche 30a, die mit dem Zylinderkopf 50 die Ansaug- bzw. Auslaßkammer 50a und 50b bildet, sowie eine gegenüberliegende, dem Zylinderblock 10 zugewandte Rückfläche 30b auf, die zusammen mit dem Kolben 20 im Zylinder C eine Kompressions kammer ausbildet. Der Zylinder C steht sowohl mit der Ansaugkammer 50a als auch mit der Auslaßkammer 50b jeweils durch axial verlaufende, in der Ventil platte 30 ausgebildete Gasdurchtrittsöffnungen 31 und 32 in Strömungs verbindung. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform liegt auf der dem Zylinder C abgewandten Fläche 30a der Ventilplatte das Einlaßende 31a einer Ansaugöffnung 31 und das Auslaßende 32b einer Auslaßöffnung 32. Die gegenüberliegende Rückfläche 30b der Ventilplatte enthält das Auslaßende 31b der Ansaugöffnung 31 und das Einlaßende 32a der Auslaßöffnung 32. Die Aus laßenden 31b und 32b bilden jeweils die Sitze für das Ansaug- bzw. das Auslaß ventil.The cylinder block 10 has an end face, into which opens the opening of the cylinder C, and a valve plate 30 and a cylinder head 50 are mounted on the means of seals 11, the inner together with the valve plate 30 two chambers is formed which a suction chamber 50 a and a Set outlet chamber 50 b. The valve plate 30 has a front surface 30 a, that forms with the cylinder head 50, the suction and discharge chamber 50 a and 50 b, as well as an opposite, the cylinder block 10 facing rear surface 30 b on which a together with the piston 20 in the cylinder C Compression chamber trains. The cylinder C is both with the suction chamber 50 a and with the outlet chamber 50 b each by axially extending, in the valve plate 30 formed gas passage openings 31 and 32 in flow connection. In the embodiment shown in the figures, the inlet end 31 a of a suction opening 31 and the outlet end 32 b of an outlet opening 32 are located on the surface 30 a of the valve plate facing away from the cylinder C. The opposite rear surface 30 b of the valve plate contains the outlet end 31 b of the suction opening 31 and the inlet end 32 a of the outlet opening 32 . From let's 31 b and 32 b each form the seats for the intake and exhaust valve.
Am Auslaßende jeder axialen Gasöffnung 31 und 32 ist jeweils ein Zungen ventil angebracht, das entsprechend den Betriebserfordernissen des Kompressors ausgelegt ist.At the outlet end of each axial gas opening 31 and 32 , a tongue valve is attached, which is designed according to the operating requirements of the compressor.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die Ventilplatte 30, die in ihrer Rückfläche 30b eine "T"-förmige Ausnehmung bzw. Vertiefung 33 aufweist, deren mittiger Längs schenkel zur Ansaugöffnung 31 ausgerichtet, jedoch etwas zu dieser versetzt bzw. von ihr entfernt so angeordnet ist, daß er exakt unter dem in den Fig. 1, 6 und 7 dargestellten Blattelement 60 liegt, welches das Ansaugventil des Kompressors bildet. Figs. 2 and 3 show the valve plate 30, which as in its rear surface 30 b is a "T" -shaped recess 33, whose central longitudinal leg to the suction port 31 aligned with, but slightly offset to this or away from it is arranged so that it lies exactly below the leaf element 60 shown in FIGS . 1, 6 and 7, which forms the suction valve of the compressor.
Dieses elastisch verbiegbare, flexible Ventilblatt 60 weist einen Grundabschnitt 61 und einen Dichtabschnitt 62 auf. Der Grundabschnitt 61 ist auf der Rück seite 30b der Ventilplatte 30 auf bekannte Art befestigt, wie z. B. durch zwei Nieten oder Schrauben, die durch entsprechende, im Grundabschnitt 61 ausge bildete Öffnungen (nicht gezeigt) geführt und in zwei auf der Rückseite 30b der Ventilplatte 30 vorgesehenen Bohrungen 35 befestigt sind.This elastically bendable, flexible valve sheet 60 has a base section 61 and a sealing section 62 . The base portion 61 is fixed on the rear side 30 b of the valve plate 30 in a known manner, such as. B. by two rivets or screws, which are guided through corresponding openings in the base section 61 (not shown) and fastened in two holes 35 provided on the rear 30 b of the valve plate 30 .
Die relative Anordnung der Ansaugöffnung 31, der Ausnehmung 33 auf der Rückseite 30b der Ventilplatte 30 und der Löcher 35 zueinander, welche die Befestigungselemente zur Befestigung des Ventilblattes 60 auf der Ventilplatte 30 aufnehmen, ist so festgelegt, daß sich das Ventilblatt 60 längs der Aus nehmung 33 erstreckt, wobei sein dichtender Endabschnitt 62 unmittelbar auf dem Auslaßende 31b der Ansaugöffnung 31 liegt, um diese während des Gas-Kompressorzyklusses innerhalb des Zylinders C abzudichten.The relative arrangement of the suction opening 31 , the recess 33 on the rear 30 b of the valve plate 30 and the holes 35 to each other, which receive the fasteners for fastening the valve sheet 60 on the valve plate 30 , is determined so that the valve sheet 60 along the off Take 33 extends, with its sealing end portion 62 is located directly on the outlet end 31 b of the suction opening 31 to seal it during the gas compressor cycle within the cylinder C.
In der Vertiefung 33 ist ein blattförmiges Federelement 70 aus geeignetem Werkstoff, wie z. B. aus Federstahl, angebracht, das eine ähnliche Form wie die Vertiefung 33 und eine geeignete Dicke aufweist, um dort hineinzupassen. Der Endabschnitt 71 des Längsschenkels des blattförmigen Federelementes 70 ist schräg nach oben oder in anderer, ähnlicher Weise abgebogen, wodurch er etwas aus der Fläche vorsteht, die von der Rückfläche 30b der Ventilplatte 30 und dem Dichtabschnitt 62 des Ventilblattes 60 gebildet wird. Der Rest der Feder 70 verbleibt in der Ausnehmung, in der er durch den Grundabschnitt 61 des Ventilblattes 60 gehalten wird.In the recess 33 is a leaf-shaped spring element 70 made of a suitable material, such as. B. made of spring steel, which has a similar shape to the recess 33 and a suitable thickness to fit therein. The end portion 71 of the longitudinal leg of the leaf-shaped spring element 70 is bent obliquely upwards or in another, similar manner, whereby it protrudes somewhat from the surface which is formed by the rear surface 30 b of the valve plate 30 and the sealing portion 62 of the valve leaf 60 . The rest of the spring 70 remains in the recess in which it is held by the base portion 61 of the valve sheet 60 .
Die Abbiegung des Endabschnittes 71 der Feder 70 ist so ausgelegt und dimensioniert, daß der Dichtabschnitt 62 des Ventilblattes 60 dauernd und elastisch vom Auslaßende 31b des Ansaugkanals 31 weggedrückt wird.The bend of the end portion 71 of the spring 70 is so configured and dimensioned that the sealing portion 62 of the valve sheet 60 permanently and elastically from the outlet end 31b of the intake duct is pushed away 31st
Andererseits ist die Blattfeder 70 so geformt, daß ein Abheben oder eine Teil öffnung des Dichtabschnittes 62 des Ventilblattes 60 in bezug auf den zuge ordneten Ventilsitz nur eintritt, wenn die Drücke im Zylinder C und in der Ansaugkammer 50a gleich groß sind.On the other hand, the leaf spring 70 is shaped so that a lifting or a partial opening of the sealing portion 62 of the valve leaf 60 in relation to the associated valve seat only occurs when the pressures in the cylinder C and in the suction chamber 50 a are equal.
Bevor also der Ansaughub des Kolbens 20 beginnt und während der Druck innerhalb des Zylinders C noch gleich dem Druck innerhalb der Ansaugkammer 50a ist, wird die Blattfeder 70 das Ventilblatt 60 stets in die erwähnte Teil-Öffnungsstellung drücken, wie in Fig. 6 dargestellt, und dies sogar noch bevor auf den Endabschnitt 62 irgendeine Kraft infolge einer auftretenden Gas druckdifferenz oder des Gas-Strömungsdruckes durch die Ansaugöffnung 31 ausgeübt wird. Die Vorspannung des Federelementes 70 auf das Ventilblatt 60 wirkt aber nur in der ersten Phase der Ventilöffnung, um zu erreichen, daß das Ventilblatt 60 sofort die der entspannten Ruhestellung des Federelementes 70 entsprechende Teil-Öffnungslage einnimmt. Nach Wegfall der elastischen Ver formung des Federelementes 70 in dessen Ruhestellung verformt sich das Ventilblatt 60 infolge der Wirkung der Gasströmung durch die Ansaugöffnung 31 elastisch so lange weiter, bis die maximale Offenstellung des Ventils er reicht ist, die in gestrichelten Linien in Fig. 6 dargestellt ist.Before the suction stroke of the piston 20 begins and while the pressure inside the cylinder C is still equal to the pressure inside the suction chamber 50 a, the leaf spring 70 will always press the valve leaf 60 into the above-mentioned partial opening position, as shown in FIG. 6, and this even before any force is exerted on the end section 62 due to an occurring gas pressure difference or the gas flow pressure through the suction opening 31 . The bias of the spring element 70 on the valve sheet 60, however, only acts in the first phase of the valve opening in order to ensure that the valve sheet 60 immediately assumes the partial opening position corresponding to the relaxed rest position of the spring element 70 . After elimination of the elastic deformation of the spring element 70 in its rest position, the valve sheet 60 deforms elastically due to the effect of the gas flow through the suction opening 31 until the maximum open position of the valve is sufficient, which is shown in broken lines in Fig. 6 is.
Wenn kurz nach Beendigung des Ansaughubs des Kolbens 20 der Gasstrom durch den Ansaugkanal 31 endet, steigt der Druck innerhalb des Zylinders C progressiv an, wobei er kurz mit dem Druck in der Ansaugkammer 50a im Gleichgewicht steht, wenn das Ventilblatt 60 in seine Teil-Öffnungsstellung zurückkehrt, aber noch durch das sich im Ruhezustand befindliche Feder element 70 elastisch verformt ist.If shortly after the end of the suction stroke of the piston 20 the gas flow through the suction channel 31 ends, the pressure inside the cylinder C increases progressively, being briefly in equilibrium with the pressure in the suction chamber 50 a when the valve leaf 60 is in its partial Open position returns, but is still elastically deformed by the spring element 70 which is at rest.
Überschreitet nun aber der Druck im Zylinder C etwas den Druck in der Ansaugkammer 50a, so wird das Ventilblatt 60 in seine Schließstellung über führt und in dieser gehalten, wobei sein Dichtabschnitt 62 auf dem Ventilsitz 31b des Ansaugventiles sitzt und dabei den Endabschnitt 71 des Feder elementes 70 elastisch verformt.Now, however, the pressure in the cylinder C slightly exceeds the pressure in the suction chamber 50 a, the valve sheet 60 is guided into and held in its closed position, its sealing section 62 being seated on the valve seat 31 b of the suction valve and thereby the end section 71 of the Spring element 70 elastically deformed.
Es ist wichtig, das Federelement 70 derart auszulegen, daß es ein leichtes und rasches Schließen des Ventils ermöglicht, sobald (bezogen auf die Gas strom-Richtung) der Druck hinter dem Ventil den vor dem Ventil überschreitet, um einen unerwünschten Rückstrom von Gas durch das Ventil selbst zu vermeiden, der zu Verlusten beim volumetrischen Wirkungsgrad des Kompressors führen würde.It is important to design the spring element 70 in such a way that it enables the valve to be closed easily and quickly as soon as (in relation to the gas flow direction) the pressure behind the valve exceeds that in front of the valve in order to prevent an undesired backflow of gas through the Avoid valve itself, which would lead to losses in the volumetric efficiency of the compressor.
Die Konstruktion des Auslaßventils erfolgt nach denselben Prinzipien, die schon für das Ansaugventil angegeben wurden.The design of the exhaust valve is based on the same principles that have already been specified for the intake valve.
Wie in den Fig. 2, 3, 8 und 9 dargestellt, ist das Auslaßende 32b der Auslaß öffnung 32 auf dem Boden einer länglichen Vertiefung 36 in der Vorderfläche 30a der Ventilplatte 30 angeordnet, die zur Aufnahme des durch ein flexibles Ventilblatt 80 mit einer dem Ventilblatt 60 des Ansaugventils entsprechenden Konstruktion gebildeten Auslaßventils ausgelegt ist. Das Ventilblatt 80 weist einen Grundabschnitt 81, der auf dem Boden der Vertiefung 36 auf geeignete Weise befestigt ist, z. B. ebenso wie beim Ansaugventil oder auch durch ein Halteelement 37, und einen Dichtabschnitt 82 auf, der zwischen einer Offen- und einer Schließstellung des Ventils, das auf dem Auslaßende 32b des Auslaß kanals 32 angeordnet ist, bewegt werden kann.As shown in FIGS. 2, 3, 8 and 9, the outlet end 32 b of the outlet opening 32 placed on the bottom of an elongate recess 36 in the front face 30 a of the valve plate 30 for receiving the with by a flexible valve sheet 80 an outlet valve designed to correspond to the valve sheet 60 of the intake valve. The valve sheet 80 has a base portion 81 which is attached to the bottom of the recess 36 in a suitable manner, for. B. as well as the suction valve or by a holding element 37 , and a sealing portion 82 , which can be moved between an open and a closed position of the valve, which is arranged on the outlet end 32 b of the outlet channel 32 .
Im Bodenbereich der Vertiefung 36 unter dem Grundabschnitt 81 des Ventil blatts 80 ist eine weitere Ausnehmung 38 vorgesehen, welche dieselbe Form wie die Ausnehmung 33 des Ansaugventils aufweisen kann, um Vorspannmittel 90 für das Auslaßventil aufzunehmen und sie darin mit Hilfe des Grund abschnitts 81 zu halten, wobei im gezeigten Beispiel die Vorspannmittel 90 einen Aufbau in Form eines Federstahl-Blattes aufweisen, der identisch mit dem der Vorspannmittel beim Ansaugventil 70 ist. Die Vorspannmittel 90 weisen ebenfalls einen Abschnitt 91, der aus der Ebene der Vorderfläche 30a der Ventilplatte 30 vorsteht, unter dem Dichtabschnitt 82 des Ventilblattes 80 auf. Der Rest der Feder 90 bleibt innerhalb der jeweiligen Aussparung 38 aufgenommen, in der er vom Grundabschnitt 81 des Ventilblattes 80 gehalten wird.In the bottom region of the recess 36 under the base portion 81 of the valve sheet 80 , a further recess 38 is provided, which may have the same shape as the recess 33 of the intake valve to receive biasing means 90 for the exhaust valve and to hold it therein by means of the base portion 81 , wherein in the example shown the biasing means 90 have a structure in the form of a spring steel sheet which is identical to that of the biasing means in the intake valve 70 . The biasing means 90 also have a portion 91 which from the plane of the front face 30 a of the valve plate 30 protrudes below the sealing portion 82 of the valve sheet 80th The rest of the spring 90 remains accommodated within the respective recess 38 in which it is held by the base section 81 of the valve sheet 80 .
In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist das Halteelement 37 zum Haltern des Ventilblattes 80 als Metallsteg mit einer mittleren Haupt erstreckung, die in Längsrichtung des Ventilblattes 80 und in einem Abstand von dieser verläuft, und mit zwei Endbereichen ausgebildet, die zum Boden der Vertiefung 36 hin abgebogen und mit zueinander entgegengesetzt gerichteten Verlängerungen versehen sind, die an den einander gegenüberliegenden Abschlußwänden der Vertiefung 36 sitzen.In the embodiment shown in FIG. 8, the holding element 37 for holding the valve sheet 80 is designed as a metal web with a central main extension, which extends in the longitudinal direction of the valve sheet 80 and at a distance therefrom, and with two end regions which lead to the bottom of the depression 36 bent and provided with mutually opposite extensions that sit on the opposite end walls of the recess 36 .
Die Verformung des Endbereiches 91 der Feder 90 ist so dimensioniert, daß sie auf das Federblatt 80 dieselbe Wirkung ausübt, die schon beim Ansaugventil beschrieben wurde.The deformation of the end region 91 of the spring 90 is dimensioned such that it exerts the same effect on the spring leaf 80 that was already described for the suction valve.
Während der Ansaug- und Kompressionszyklen wird der Druck in der Auslaß kammer 50b höher gehalten als der Druck im Zylinder C, womit ein voll ständiger Dichtsitz des Dichtabschnittes 82 auf dem Auslaßende 32b des Aus laßkanals 32 erreicht wird. Dabei bildet das Auslaßende 32b den Sitz für das Auslaßventil, das hierdurch vollständig geschlossen bleibt.During the suction and compression cycles, the pressure in the outlet chamber 50 b is kept higher than the pressure in the cylinder C, so that a full permanent seat of the sealing portion 82 on the outlet end 32 b of the outlet channel 32 is reached. The outlet end 32 b forms the seat for the outlet valve, which thereby remains completely closed.
Wenn am Ende des Kompressionszyklusses ein Druckgleichgewicht zwischen den Druckverhältnissen im Zylinder C und in der Auslaßkammer 50b erreicht ist, drückt der Endbereich 91 der Feder 90, die aufgrund des Schließlage des Ventilblattes 80 elastisch verformt ist, sofort dessen Dichtabschnitt 82 in die Teil-Öffnungslage, wie dies in Vollinien in Fig. 8 dargestellt ist, womit der durch den Überdruck zur Öffnung des Ventils verursachte Energieverlust minimiert wird. Nach Beendigung der elastischen Verformung der Feder 90 in deren Ruhestellung verformt sich das Ventilblatt 80 elastisch noch weiter, bis die maximale Offenstellung des Ventils erreicht ist, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 8 gezeigt ist.When reaching a pressure equilibrium between the pressure conditions in the cylinder C and in the discharge chamber 50 b at the end of the compression cycle, the end portion 91 presses the spring 90, which is elastically deformed due to the closed position of the valve sheet 80, once the sealing portion 82 in the part-open position , as shown in solid lines in Fig. 8, thus minimizing the energy loss caused by the excess pressure to open the valve. After the elastic deformation of the spring 90 has ended in its rest position, the valve leaf 80 continues to deform elastically until the maximum open position of the valve is reached, as is shown in broken lines in FIG. 8.
Sobald nach Beendigung des Kompressionshubes des Kolbens 20 der Gasstrom durch den Auslaßkanal 32 endet, fällt der Druck im Zylinder C, während er kurz mit dem Druck in der Auslaßkammer 50b im Gleichgewicht steht und das Ventilblatt 80 in seine Teil-Offnungsstellung zurückkehrt, während das Feder element 90 in seiner entspannten Ruhestellung verbleibt.As soon as after the end of the compression stroke of the piston 20 of the gas flow emitted by the discharge passage 32, the pressure drops in the cylinder C, while briefly with the pressure in the discharge chamber 50 b is in equilibrium and the valve sheet 80 returns-opening position part in its, while the Spring element 90 remains in its relaxed rest position.
Wenn der Druck im Zylinder C unter den in der Auslaßkammer 50b abfällt, wird das Ventilblatt 80 in seine Schließstellung gebracht und dort, gehalten, wobei sein Dichtabschnitt 82 auf dem Sitz 32b des Auslaßventils sitzt und der Endabschnitt 91 der Feder 90 elastisch verformt wird. Die sofort nach Auftreten einer Druckdifferenz zwischen der Einlaß- und Auslaßseite des Ventils vorhandenen Schließbereitschaft in die zur normalen Strömungsrichtung des Gases entgegengesetze Richtung vermeidet volumetrische Verluste aufgrund von Rückströmung durch die Ventile.If the pressure in the cylinder C drops below that in the outlet chamber 50 b, the valve sheet 80 is brought into its closed position and held there, its sealing section 82 being seated on the seat 32 b of the exhaust valve and the end section 91 of the spring 90 being elastically deformed . The immediate readiness to close in the direction opposite to the normal flow direction of the gas after a pressure difference between the inlet and outlet sides of the valve avoids volumetric losses due to backflow through the valves.
Die Fig. 6 und 8 zeigen deutlich, daß die Feder 70 des Ansaugventils und die Feder 90 des Auslaßventils so dimensioniert und angeordnet sind, daß sie jeweils unter einem Bereich des Blattelementes 60 bzw. 80 wirken, der zum entsprechen Ventilsitz 31b und 32b versetzt ist. Auf diese Weise sind die Federn 70 und 90 keiner direkten Einwirkung des Gasstroms oder einer Druck differenz ausgesetzt, wohingegen der Teil der Dichtabschnitte 62 bzw. 82 der Federblätter, der auf die Ventilsitze 31b und 32b hin vorsteht, freibleibt, um die Ventile abzudichten und dabei Druckveränderungen auf der Einlaß- und Aus laßseite des jeweiligen Ventiles ausgesetzt ist. Die beiden Figuren zeigen auch, daß die Ränder der Aussparungen 33 und 38, die Grundabschnitte 61 und 81 der Ventilblätter 60 und 80 sowie die Ventilsitze 31b und 32b sowohl beim Ansaug-, wie auch beim Auslaßventil vorzugsweise in derselben Ebene liegen. FIGS. 6 and 8 clearly show that the spring 70 of the intake valve and the spring 90 of the exhaust valve are so dimensioned and arranged that they respectively act at an area of the sheet member 60 or 80, which the corresponding valve seat 31 b and 32 b is offset. In this way, the springs 70 and 90 to direct the action of the gas stream or a compressed exposed difference, whereas the part of the sealing portions 62 and 82 of the spring leaves, the valve seats 31 b and 32 b protrudes out remains free to the valves seal and is exposed to pressure changes on the inlet and outlet side of the respective valve. The two figures also show that the edges of the recesses 33 and 38 , the base sections 61 and 81 of the valve blades 60 and 80 and the valve seats 31 b and 32 b are preferably in the same plane for both the intake and the exhaust valve.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ist somit insbesondere bestimmt zum Einsatz bei einem hermetisch dichten Kühlkompressor mit einem eine End fläche aufweisenden Zylinderblock, einem im Zylinderblock ausgebildeten Zylinder, dessen eines Ende zu dieser Endfläche des Zylinderblockes hin offen ist, mit einem im Zylinder laufenden Kolben sowie mit einer Ventilplatte, die eine Vorderfläche, eine dieser gegenüberliegende Rückfläche, die an der End fläche des Zylinderblocks am offenen Ende des Zylinders befestigt ist, und wenigstens zwei axiale Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, die das Innere des Zylinders mit der Vorderfläche der Ventilplatte durch jeweils ein Zungenventil verbinden, das ein flexibles Blattelement mit einem Grundabschnitt, der an der Fläche der Ventilplatte befestigt ist, zu der ein Auslaßende der jeweiligen Gas öffnung hin offen ist, und mit einem Dichtabschnitt umfaßt, der zwischen einer Schließstellung, bei der er auf dem Auslaßende der Gasdurchtrittsöffnung sitzt, und einer Offenstellung bewegbar ist, wobei die Bewegung des Dichtab schnittes aufgrund der elastischen Verformung des Blattelementes durch die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Zylinders und der Vorderfläche der Ventilplatte verursacht wird.The valve arrangement according to the invention is thus in particular intended for Use with a hermetically sealed refrigeration compressor with one end area having cylinder block, one formed in the cylinder block Cylinder, one end of which is open to this end face of the cylinder block is, with a piston running in the cylinder and with a valve plate, the a front surface, a rear surface opposite this, which at the end surface of the cylinder block is attached to the open end of the cylinder, and has at least two axial gas passage openings which the inside of the Cylinder with the front surface of the valve plate through a reed valve connect that a flexible sheet element with a base section that on the Surface of the valve plate is attached to which an outlet end of the respective gas Opening is open, and includes a sealing portion which between a closed position in which it is on the outlet end of the gas passage opening sits, and an open position is movable, the movement of the seal cut due to the elastic deformation of the leaf element by the Pressure difference between the inside of the cylinder and the front surface of the Valve plate is caused.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: F04B 39/12 |
|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: WHIRLPOOL S.A., SAO PAULO, BR |
|
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: GEYER, FEHNERS & PARTNER (G.B.R.), 80687 MUENCHEN |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |